高折展比环形反射面天线折展机构

本发明属于机械，涉及一种高折展比环形反射面天线折展机构，可以实现环形反射面天线的收拢与展开。

背景技术：

1、通讯、导航、遥感等用户日益提升的需求促使卫星星座成为卫星应用体系的发展必然。卫星间的链路建设使得星间数据需要采用高频段电磁波传输，并且同时具备高带宽、高增益、高信噪比等优秀的电气性能。为了满足上述电气性能需求，反射面天线需要具备大口径、高型面精度的特征。固面反射面因具有非常高的型面精度而广泛应用于卫星的口径天线，然而，由于运载火箭内部空间的限制，传统固面反射面天线难于容纳在运载火箭的整流罩，其结构形式导致受到限制及收纳性能较差，进而无法提高天线的口径，影响天线的适用范围。此外馈源反射面体制的微波有效载荷可以在天线总面积一定的情况下，设计成为环形反射面形式，可以实现增大口径提升分辨率的效果。因此，采用环形固面反射面可折展的结构形式能够在降低收纳体积的同时有效增大其口径。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种高折展比环形反射面天线折展机构，能够实现环形反射面天线的收拢与展开，使得天线在收拢状态具有较小体积，完全展开后具有较大反射面积。

2、本发明高折展比环形反射面天线折展机构，包括环形剪叉机构、中心展收机构、径向支撑杆与滑轨绳索机构。

3、所述环形剪叉机构由多个剪叉单元相互连接组合而成；剪叉单元分为六类，包括与中间剪叉单元、左侧剪叉单元、右侧剪叉单元、普通剪叉单元、带锁座剪叉单元与带锁舌剪叉单元。

4、上述中间剪叉单元、左侧剪叉单元、右侧剪叉单元、普通剪叉单元结构相同，包括反射面板与c型杆。其中，反射面板为扇面形结构，周向上埋设有5个金属埋件，分别为顶边左侧夹角位置处的金属埋件(m1)，顶边中心位置处的金属埋件(m2)，底边左侧夹角位置处的金属埋件(m3)、底边中心位置处的金属埋件(m4)与底边右侧夹角位置处的金属埋件(m5)。

5、c型杆由四根碳纤维杆与五个柱状金属凸台构成；令四根碳纤维杆分别杆(l1)～杆(l4)；同时令五个金属凸台分别为(b1)～(b5)。其中杆(l1)沿反射面板侧边布置，一端固定于金属凸台(b1)侧部；杆(l1)另一端固定于金属凸台(b2)侧部；杆(l3)与杆(l4)沿反射面板内弧布置的弧形杆，杆(l3)一端固定于金属凸台(b3)侧部，另一端固定于金属凸台(b4)侧部；杆(l4)一端固定于金属凸台(b4)侧部，另一端固定于金属凸台(b5)侧部；杆(l2)垂直于杆(l1)及杆(l3)设置，两端分别与金属凸台(b2)与金属凸台(b3)侧部固定；上述结构的c形杆中，金属凸台(b1)与金属埋件(m2)的伸出轴套接形成转动副；金属凸台(b4)与金属埋件(m4)的伸出轴同轴套接形成转动副。

6、所述带锁座剪叉单元结构与前述剪叉单元的区别在于：带锁座剪叉单元具有四个金属埋件，且c形杆上设计有锁座，同时c形杆与金属埋件间的连接关系变化；其中，金属埋件部分不具有金属埋件(m5)；c形杆中的金属凸台(b2)与(b3)替换为锁座。

7、所述带锁舌剪叉单元结构与前述普通环形剪叉单元区别在于：带锁舌剪叉单元具有三个金属埋件，且c形杆中增加杆(l5)，并增设有锁头；其中，金属埋件部分不具有金属埋件(m1)与(m3)。杆(l5)为沿反射面板外弧布置的弧形杆，末端与金属凸台b1侧部相接；锁头为两个，安装于杆(l5)与杆(l4)端部，用于与锁座配合实现带锁座剪叉单元与带锁舌剪叉单元间的锁定。

8、上述结构各个剪叉单元相互连接，形成整体环形剪叉机构。其中环形剪叉单元左右两端分别为带锁座剪叉单元与带锁舌剪叉单元；中间为中间剪叉单元；中间剪叉单元左右相邻的剪叉单元分别为左侧剪叉单元与右侧剪叉单元；左侧剪叉单元与带锁座剪叉单元之间，以及右侧剪叉单元与带锁舌剪叉单元之间均为多个相互连接的普通剪叉单元。各个相邻的剪叉单元的连接方式为：

9、位于右侧的剪叉单元中金属埋件(m1)与(m3)的伸出杆分别与其左侧相邻的剪叉单元中金属凸台(b2)与(b3)上的开孔配合插接，通过开孔内轴承连接形成转动副；右侧的剪叉单元中金属凸台(b5)与左侧的相邻剪叉单元中金属埋件(m5)上的开孔配合，通过开孔内轴承连接形成转动副。

10、上述环形剪叉机构，通过各个转动副间的转动可逐渐收拢，使各个剪叉单元的反射面板呈层叠设置的收纳状态。通过各个转动副的反向转动，使各个剪叉单元的反射面板逐渐展开，直至带锁舌剪叉单元中的两个锁舌分别插入带锁座的剪叉单元中锁定，此时环形剪叉机构完全展开呈环形。

11、所述中心展收机构为双层筒状结构，内筒伸出至极限位置时由锁定组件实现内筒与外筒间的锁定；中心展收机构通过径向支撑杆与环形剪叉机构相连；径向支撑杆包括三根支撑杆与两个径向支撑关节；其中三根支撑杆间通过径向支撑关节相连；由两个径向支撑关节实现相邻两根支撑杆间90°的转动。整个支撑杆末端固定于中心展收机构外筒底部的；前端固定于中间剪叉单元中金属凸台(b4)的伸出轴轴端；径向支撑杆受两个径向支撑关节中的扭簧作用，使径向支撑杆关节可受扭簧的扭矩自动展开。在径向支撑杆处于收拢状态，末端支撑杆与前端支撑杆处于水平状态，中间支撑杆处于垂直状态；展开过程中，一个径向支撑关节转动90°后锁定，使中间支撑杆由垂直状态向下转动至与末端支撑杆同轴状态；同时另一径向支撑杆关节转动90°后锁定，使前端支撑杆由与中间支撑杆垂直状态向上转动至与中间支撑杆同轴状态，此时径向支撑杆完全展开，且三个支撑杆同轴。

12、所述滑轨绳索机构包括两个环形滑轨与多根绳索。其中两个环形滑轨分别套接固定于内筒顶部与外筒底部；内筒顶部与外筒底部的环形滑轨内各有m个滑块，其中内筒顶部环形滑轨的m个滑块分别与m根绳索滑动端连接固定，另一端分别与周向上等间隔的m块剪叉单元中金属埋件(m5)的伸出轴上安装的吊环螺母固定。m的数量具体根据剪叉单元数量确定；间隔数量应尽量使环形剪叉机构展开后m根绳索周向均布置。

13、外筒下部环形滑轨的m个滑块分别与另m根绳索滑动端连接固定，另一端分别与前述m个剪叉单元相邻的m个剪叉单元中金属埋件(m3)的伸出轴上安装的吊环螺母固定固定。

14、本发明高折展比环形反射面天线折展机构在收拢状态下，各个剪叉单元呈层叠状收拢，径向支撑杆呈z字形收拢状态，内筒位于外筒内部；此使整体折展机构保持与此收缩状态；在该状态下径向支撑的中间支撑杆安装于外筒侧壁上安装的压紧释放机构定位，保持折展机构整体的收缩状态；在由收拢状态展开的具体过程为：首先解锁径向支撑杆解锁，受径向支撑关节中扭簧作用使径向支撑杆自动展开至水平直杆状态，并锁定。随后内筒由外筒内伸出，整个伸出过程中，上下两个环形滑轨会沿环形滑轨周向移动，进而与各滑块相连的驱动绳会拉动环形剪叉机构展开；环形剪叉机构展开的过程中，当内筒与外筒间展开到位后，中心展收机构给予绳索施加足够预紧力，使带锁舌的剪叉机构与带锁座的剪叉机构间相互锁定，整个展开过程完毕。

15、本发明的优点在于：

16、1、本发明高折展比环形反射面天线折展机构可以使得天线在收拢的状态具有较小的体积，在完全展开状态具有较大的反射面面积；

17、2、本发明高折展比环形反射面天线折展机构中，中心展收机构通过一套绳驱动系统，可以实现可展机构的顺利展开；

18、3、本发明高折展比环形反射面天线折展机构，可使环形剪叉机构的球心始终处于中心展收机构的轴线上；

19、4、本发明高折展比环形反射面天线折展机构，在完全展开时，可以拟合指定旋转抛物面，对信号起到汇聚作用；

20、5、本发明高折展比环形反射面天线折展机构中，环形剪叉机构通过周向布置绳索驱动展开，将驱动置于安装底座上，有效减轻了运动的环形剪叉机构的重量；

21、6、本发明高折展比环形反射面天线折展机构中，环形剪叉机构对接锁定，具有一定的设计裕量，保证存在一定偏差时的可靠锁定。